Ostrovný systém poskytuje sebestačnosť vo výrobe elektriny

Ako by ste definovali systém „off- grid“ alebo ostrovnú prevádzku?

Keď som bol malý chlapec, objavili sa kalkulačky na solárny systém. V princípe toto bol prvý off-grid systém, keďže kalkulačka využívala fotovoltaický jav na výrobu elektrickej energie a nemusela tak byť pripojená na nejaký zdroj. Už v tom prípade môžeme hovoriť o ostrovnom systéme, aj keď len v „malom rozmere“.

Dnes sa pod ostrovným systémom rozumie celok, ktorý predstavujú napr. fotovoltaické panely, iný zdroj energie, či menič, ktorý premieňa jednosmernú energiu na striedavú, ktorú zákazník využíva pre svoje účely. Napríklad na ovládanie malých televízorov, chladničiek alebo osvetlenia, prípadne riadiacich prvkov, ktoré využíva v prostredí bez prístupu k elektrine. Využíva tak zdroj energie pre vlastné účely a nie je závislý na nikom a ničom. Prirodzene až na slnko.

Znamená to, že ostrovná prevádzka sa spája najmä s využitím fotovoltaického systému?

Ostrovný systém môže byť v rôznych tvaroch. Priamy ostrovný systém predstavuje systém transformácie energie, ktorá nie je priamo získavaná z elektrickej siete. Je to transformácia na požadovanú energiu s tým, že môže ísť o fotovoltaickú elektráreň, ale môže to byť aj veterná elektráreň, prípadne iný typ elektrárne, bez ohľadu na to, či využíva obnoviteľné alebo neobnoviteľné zdroje.

Podľa toho sa rozlišujú 3 skupiny ostrovných systémov:

Priame získavanie elektrickej energie z panelov. Ide teda o fotovoltaickú elektráreň. Túto elektrickú energiu upravujeme na 24/12 voltov jednosmerných a automaticky distribuujeme k zariadeniam, ktoré ju využívajú.

Potom je tu druhý systém, ktorý energiu nielen premieňa a dodáva k spotrebiteľovi, ale zároveň ju akumuluje. Tu prichádza do úvahy batériový alebo veľkokapacitný set, do ktorého sa na určitú chvíľu dostane nevyužitá energia a následne, v prípade neslnečných dní alebo počas nocí, sa energia distribuuje k užívateľovi.

Tretí systém je hybridný systém využívajúci viaceré zdroje. Je to systém, ktorý sa využíva v oblastiach, kde potrebujete získať trvalejšiu energiu. Napríklad v zime nie je možné tri dni vkuse získavať dostatok elektrickej energie. Tak sa využijú aj iné zdroje, napr. elektrocentrály alebo priame pripojenie takéhoto systému k  sústave, pričom ale využitie energie zo sústavy je len za účelom spotreby. V takomto prípade už nehovoríme o ostrovných, ale hybridných systémoch.

Ako často sa dnes inštalujú takéto systémy a ktoré druhy prevádzok sú vhodné pre fungovanie ako ostrov?

Opäť sa na to pozrime z pohľadu bežného užívateľa. Máme chatu v neprístupnom prostredí a náklady, ktoré by sa vyčíslili na to, aby sa chata pripojila k elektrickej sústave, sú vyššie. V takom prípade užívateľ môže využiť energiu z OZE a ostrovný systém na to, aby si zabezpečil dostatok elektriny pre svoje účely. Či už ide o ovládanie čerpadla alebo zapnutie televízora v danej chate.

Takéto systémy sú zaujímavé aj v oblastiach, kde bezpečnosť alebo nepretržitosť dodávky energie, ak sa bavíme o prvých dvoch alternatívach, nie je až taká prioritná. To znamená, že je možný výpadok elektrickej energie, ktorý – ak nastane, je možné ho nejakým spôsobom neskôr dočerpať. Sú to napríklad spotrebiče, ktoré majú batérie, nabijú sa a po určitej dobe túto energiu spotrebúvajú. Môžu to byť telefóny, notebooky, ale aj väčšie zariadenia.

Sú to však aj ďalšie oblasti. Veľmi zaujímavým a populárnym prostredím je voda. V objektoch na vode môžeme vyrobiť elektrickú energiu buď neekologickým spôsobom prostredníctvom nafty alebo využitím fotovoltaických panelov, či veternej energie. Takže všade tam sa dá ostrovný systém využiť, dá sa s ním pracovať a žiť.

Ak to zhrnieme, aké sú vo všeobecnosti dôvody pre inštaláciu ostrovného systému?

Prvým dôvodom je sociálny aspekt z  titulu, že potrebujeme energiu, ale nemáme ju vo svojej blízkosti. Tak využijeme alternatívu ostrovného systému.

Druhým veľmi dôležitým bodom je nezávislosť na ostatných dodávateľoch, to znamená mať samostatnú jednotku. Výpadok elektrickej energie je záležitosť, ktorú si viem maenažovať ja osobne ako užívateľ. A nemaenažuje mi ju nijaký dodávateľ, nie som ovplyvnený takýmito procesmi.

Z ekonomického hľadiska je pridanou hodnotou, že získavate elektrickú energiu, ktorá pri prvotnej investícii ostáva trvalou dodávkou. Teda nie ste závislí na cenách energií na trhu, nie ste závislí na konfliktoch v ropných či politických  procesoch. Skrátka si žijete vlastným životom, energiu máte zabezpečenú a viete si ju rozdeliť a manažovať podľa vlastných potrieb a pôžitku.

Ak si zoberieme priemyselnú výrobu, je využitie ostrovného systému rentabilný spôsob pre firmy ako si zabezpečiť elektrinu? Aká je ekonomika ostrovného riešenia?

Dá sa vypočítať, kedy je ostrovný systém zaujímavou alternatívou pre užívateľa, či už v priemysle alebo v domácnosti. Ide tu o dvojitý pohľad: prvá vec je, že neplatím za elektrickú energiu. Teda náklady, ktoré sa mi generovali pri klasickom odbere, sa mi vynulujú. Pri dnešných spôsoboch dotovania takýchto zdrojov môže zároveň nastať situácia, že si aj ja nejakým spôsobom vyžiadam platbu za využívanie takéhoto zdroja.  Za každú kilowatthodinu približne 13 centov. Získané prostriedky môžem následne využívať na splácanie tohto systému.

Ľudia často vidia len hodnotu 13 centov, ktoré od niekoho zarábajú. Neuvedomujú si, že už nie sú platcami za elektrinu. Zároveň si neuvedomujú, že ak v budúcnosti začnú rásť ceny elektrickej energie, ostrovný systém postupne začne byť rentabilnejší a rentabilnejší.

Ostrovný systém je nezávislý voči okoliu, to znamená, že závisí naozaj len od energie, ktorú získavam, alebo ktorú si naprojektujem a podľa projektu  si vytvorím to prostredie. Som závislý len na ňom a na ničom inom. Z tohto pohľadu je výroba elektrickej energie v ostrovnom systéme veľmi zaujímavým alternatívnym zdrojom energie, čiuž pre priemysel alebo domácnosť.

Ako je to s off-gridom z pohľadu bezpečnosti dodávky elektriny?

V tomto aspekte si systémy ostrovných prevádzok vyžadujú nevyhnutnosť veľmi dobrého návrhu. Vyžadujú si dôkladnú prípravu, aby som si uvedomil, že tu mám slnko ako zdroj, ale len v určitom časovom rozmedzí. Zároveň sú dni, kedy slnko nedodá toľko energie, koľko by som potreboval a tak si energiu musím akumulovať. Buď vo veľkej forme alebo potom využívať iné zdroje, ako veternú energiu prípadne menej ekologickú centrálu či kogeneračné jednotky. Prostredníctvom nich môžem energiu plynulo rozložiť a využívať ju tiež ako ostrovnú.

Aký je záujem o ostrovné systémy vo všeobecnosti? A aký je záujem o off-grid riešenia na Slovenku?

Keď na začiatku nastal veľký boom vo fotovoltaike, prvé ohlasy na systém sme vo firme zaznamenali zo zahraničia. Predovšetkým z Afriky alebo krajín, kde je plošná dodávka elektrickej energie veľkým problémom.

Takže sa vytvárali sety pre odberateľov, ktoré sa potom transportovali do týchto krajín a využívali sa na dodávku elektrickej energie pre „tretí svet“.

Dnes sa táto oblasť posúva aj na Slovensko a dopyt narastá. Nie je síce taký veľký, aký bol počas výstavby fotovoltaických elektrární, ale ide o alternatívu, ktorú ľudia začínajú vnímať a využívať.

Sú to buď chatové oblasti, kde chcú mať ľudia k dispozícii elektrinu a nechcú si ju vytvárať len prostredníctvom elektrocentrály. Sú to tiež oblasti, kde chcú využiť elektrickú energiu, sú však príliš vzdialení systémom alebo technológiou, ktorú majú vysunutú voči štandardným energetickým cestám. Takže v takom prípade sa využíva aj takáto alternatíva a začína byť veľmi populárna.

Ktorá časť návrhu ostrovného systému si vyžaduje najväčšiu inžiniersku prácu? Aké máte skúsenosti?

Najväčšia práca je poznať rozsah požiadavky klienta a tento rozsah mu aj predostrieť. Väčšinou zákazník vie, že chce dodať elektrickú energiu z fotovoltaiky. Neuvedomuje si ale, že zdroj, ktorý chce spotrebúvať, potrebuje spotrebúvať aj v časoch, keď nesvieti slnko, resp. keď sú problematické obdobia, napríklad zima. V takom prípade návrh systémov viac-menej brzdí návrh samotných batérií, do ktorých sa uskladňuje energia.

Ak má klient požiadavku na veľmi veľké množstvo energie v 24-hodinovom procese každý deň, môže to znamenať pomerne rozsiahle riešenie v oblasti batériového setu.

Čo sa týka samotnej fotovoltaickej elektrárne alebo návrhu meniča, ktorý transformuje vyrobenú energiu na energiu, ktorú potrebujem pre svoje spotrebiče, v tomto prípade sú určité štandardy a  možnosti. Najhorší prípad je, keď už navrhujete batériový set, ale klient má predstavu, že to všetko sa zmestí do nejakej malej „krabičky“ a tú „krabičku“ používa. Zvyčajne je potom prekvapený, že to tak nie je.

Samozrejme vznikajú nové možnosti, implementujú sa nové riešenia v oblasti batérií, veľkokapacitných kondenzátorov a tak ďalej. Postupne budú zmenšovať priestorové nároky. No dnes je stav taký, aký je a s týmto sú najväčšie problémy.

Iný problém. Klient chce požiadať o nejakú podporu, ktorú by mal získavať za to, že využíva obnoviteľný zdroj energie. Potom nastáva proces vybavovania a zabezpečovania všetkých formalít, ktoré sú nevyhnutné na to, aby takúto elektráreň mohol mať postavenú vo svojom priestore a aby ju mohol mať aj ocenenú.

Čo si môže bežný používateľ predstaviť pod fungovaním off-gridu? Môžete podrobnejšie vysvetliť, čo všetko sa deje od momentu dopadu svetelného lúča na fotovoltaický panel, až po spotrebu elektriny napríklad v televízore?

Celý proces sa začína samotným fotovoltaickým panelom, ktorý využíva fotóny a fotovoltaický jav na to, že sa z tepla a svetla vytvára elektrická energia. Elektrická energia v podobe jednosmernej energie, ktorá však na základe týchto dvoch aspektov kolíše. Kolísanie je potrebné uregulovať, lebo použitie elektrickej energie napr. pri 24 V je pri plus mínus 10 V, resp. 30 až 0 voltoch nemysliteľné pre elektrické a elektronické zariadenia. Tie by sa jednoducho opotrebovali a nefungovali tak, ako by sme si želali. Preto potrebujeme regulátor. Je to v podstate nabíjačka alebo menič, ktorý mení kolísavú energiu na regulovanú energiu – teda na energiu v hodnote 24 V, 12 V, 48 V alebo iných parametrických hodnôt. Túto energiu môžeme následne  priamo distribuovať zariadeniam, ktoré využívajú jednosmernú elektrickú energiu alebo ju prenášať do striedavého meniča, ktorý ju mení na striedavú.

To je už klasická 220 – 240 V sieť, s frekvenciou 50 Hz, čiže „čistá“. Takáto úprava si však vyžaduje vyššie vstupné náklady na ostrovné riešenie. Okrem sínusovej môžeme zmeniť jednosmernú energiu na striedavú obdĺžnikovú, ktorá sa môže tiež priamo používať, i keď nie úplne vhodne pôsobí napríklad na telekomunikačné zariadenia.

Podľa želaných parametrov prúdu si klient vyberá, či použije kvalitnejší alebo jednoduchší menič. Medzi týmito dvoma meničmi sa pri alternatíve č. 2, teda akumulácii, ktorú som spomínal skôr, objavujú batérie. Tie sa v procese najprv nabíjajú zo zvyškovej energie, ktorú ostrov nespotrebuje. A v prípade nedostatku energie na strane dodávky sa energia z batérií cez druhý menič prenáša ku klientovi. Je to vyvážený stav, v rámci ktorého môžeme k hornému meniču, ktorý vytvára striedavý prúd, pripojiť iné prvky ako veterná elektráreň, kogeneračná jednotka alebo iný zdroj. Čiže zhruba takýmto spôsobom sa energia dostane od slnka až ku klientovi, ktorý z nej má požadovaný úžitok.

S Petrom Dzurkom (Schneider Electric) sa rozprával Michal Jesenič. Nadpis a perex: energia.sk.

Peter Dzurko prepis rozhovoru autorizoval.

(c) energia.sk

K téme